Colossal luo elefantin kantasoluja ensimmäistä kertaa pyrkiessään elvyttämään villaisen mammutin

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Colossal luo elefantin kantasoluja ensimmäistä kertaa pyrkiessään elvyttämään Woolly Mammoth PlatoBlockchain -tietoälyn. Pystysuuntainen haku. Ai.

Viimeinen villamammutti vaelsi laajalla arktisella tundralla 4,000 vuotta sitten. Heidän geeninsä elävät edelleen majesteettisessa eläimessä – aasialaisessa norsussa.

Aasiannorsujen geneettinen rakenne on 99.6 prosenttia samankaltainen, joten ne ovat täydellinen lähtökohta rohkealle suunnitelmalle mammutin – tai sen lähellä olevan – palauttamiseksi sukupuuttoon. Projekti, jonka on käynnistänyt bioteknologiayritys jättiläismäinen vuonna 2021 kohotti kulmakarvojaan moonshot-tavoitteensa vuoksi.

Koko pelikirja kuulostaa suoraviivaiselta.

Ensimmäinen askel on mammutin ja norsun genomien sekvensointi ja vertailu. Seuraavaksi tutkijat tunnistavat geenit niiden fyysisten ominaisuuksien – pitkien hiusten, rasvakerrostumien – takana, jotka mahdollistivat mammuttien menestymisen jäätymislämpötiloissa ja lisäävät ne sitten norsusoluihin geenimuokkauksen avulla. Lopuksi tiimi siirtää DNA:ta sisältävän ytimen muokatuista soluista norsunmunaan ja istuttaa alkion korvikeeseen.

Ongelma? Aasian norsut ovat uhanalaisia, ja niiden soluja – erityisesti munia – on vaikea saada.

Viime viikolla yritys ilmoitti merkittävästä ratkaisusta. Ensimmäistä kertaa he muuttivat norsun ihosolut kantasoluiksi, joista jokaisesta voi tulla mikä tahansa solu tai kudos kehossa.

Edistys helpottaa geenien muokkaustulosten validointia laboratoriossa ennen mahdolliseen raskauteen sitoutumista, joka kestää norsuilla jopa 22 kuukautta. Tiedemiehet voisivat esimerkiksi houkutella muokatut norsun kantasolut karvasoluiksi ja testata geenimuokkauksia, jotka antavat mammutille sen ikonisen paksun, lämpimän turkin.

Näitä indusoituja pluripotentteja kantasoluja tai iPSC:itä on ollut erityisen vaikea valmistaa norsusoluista. Eläimet "ovat hyvin erityinen laji, ja olemme vasta alkaneet raapia niiden perusbiologian pintaa", sanoi Dr. Eriona Hysolli, joka johtaa biotieteitä Colossalissa, a lehdistötiedote.

Koska lähestymistapa tarvitsee vain ihonäytteen Aasian norsusta, se auttaa suojelemaan uhanalaisia lajeja. Tekniikka voisi myös tukea elävien norsujen suojelua tarjoamalla kasvatusohjelmia ihosoluista valmistetuilla keinomunilla.

"Norsut saattavat saada "vaikeimmin ohjelmoitavan" palkinnon" sanoi Dr. George Church, Harvardin geneetikko ja Colossalin perustaja, "mutta sen oppiminen joka tapauksessa auttaa monia muita tutkimuksia, erityisesti uhanalaisia lajeja."

Käännä kelloa taaksepäin

Lähes kaksi vuosikymmentä sitten japanilainen biologi tohtori Shinya Yamanaka mullisti biologian palauttamalla kypsät solut kantasolun kaltaiseen tilaan.

Ensin hiirillä osoitettu Nobel-palkittu tekniikka vaatii vain neljä proteiinia, joita kutsutaan yhdessä Yamanaka-tekijöiksi. Uudelleenohjelmoidut solut, jotka ovat usein peräisin ihosoluista, voivat kehittyä useiksi kudoksiksi kemiallisen lisäohjauksen avulla.

Indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC:t), kuten niitä kutsutaan, ovat muuttaneet biologiaa. Ne ovat kriittisiä aivojen organoidien – miniatyyriisten hermosolujen pallojen, jotka kipinöivät aktiivisuudella – rakentamiselle, ja niitä voidaan houkutella munasoluihin tai varhaisten solujen malleihin. ihmisalkioita.

Tekniikka on vakiintunutta hiirille ja ihmisille. Ei niin elefanttien kohdalla. "Aiemmin monet yritykset luoda norsujen iPSC:itä eivät ole olleet hedelmällisiä", Hysolli sanoi.

Suurin osa elefantin soluista kuoli, kun niitä käsiteltiin vakioreseptillä. Toiset muuttuivat "zombeiksi" vanheneviksi soluiksi - eläviksi, mutta eivät pystyneet suorittamaan tavallisia biologisia toimintojaan - tai niillä oli vain vähän muutoksia alkuperäiseen identiteettiinsä.

Syyllinen löytyi lisäselvityksessä: TP53-niminen proteiini. Proteiinia, joka tunnetaan kyvystään taistella syöpää vastaan, kutsutaan usein geneettiseksi portinvartijaksi. Kun TP53:n geeni kytketään päälle, proteiini pakottaa syöpää edeltäviä soluja tuhoutumaan itseään vahingoittamatta naapureitaan.

Valitettavasti TP53 estää myös iPSC:n uudelleenohjelmoinnin. Jotkut Yamanaka-tekijöistä jäljittelevät syövän kasvun ensimmäisiä vaiheita, jotka voivat saada muokatut solut tuhoutumaan itsestään. Norsuilla on peräti 29 kopiota "suojelija"-geenistä. Yhdessä ne voisivat helposti murskata mutatoituneita DNA-soluja, mukaan lukien ne, joiden geenejä on muokattu.

"Tiesimme, että p53:sta tulee iso juttu", Church kertoi Ishayoiden opettaman New York Times.

Kiertääkseen portinvartijan tiimi kehitti kemiallisen cocktailin TP53:n tuotannon estämiseksi. Myöhemmällä annoksella uudelleenohjelmointitekijöitä he pystyivät tekemään ensimmäiset norsujen iPSC:t ihosoluista.

Testisarja osoitti, että transformoidut solut näyttivät ja käyttäytyivät odotetusti. Heillä oli geenejä ja proteiinimarkkereita, joita nähtiin usein kantasoluissa. Kun niiden annettiin kehittyä edelleen soluklusteriksi, ne muodostivat kolmikerroksisen rakenteen, joka on kriittinen alkion varhaiselle kehitykselle.

"Olemme todella odottaneet näitä asioita epätoivoisesti", Church kertoi luonto. Ryhmä julkaisi tuloksensa, joita ei ole vielä vertaisarvioitu, preprint-palvelimella bioRxiv.

Pitkä tie eteenpäin

Yrityksen nykyinen pelikirja mammutin palauttamiseksi perustuu kloonaustekniikoihin, ei iPSC:ihin.

Mutta solut ovat arvokkaita elefantin munasolujen tai jopa alkioiden välityspalvelimena, jolloin tutkijat voivat jatkaa työtään vahingoittamatta uhanalaisia eläimiä.

He voivat esimerkiksi muuttaa uudet kantasolut muna- tai siittiösoluiksi - tähän mennessä saavutettu saavutus saavutettu vain hiirillä— geneettistä lisämuokkausta varten. Toinen idea on muuttaa ne suoraan alkion kaltaisiksi rakenteiksi, jotka on varustettu mammuttigeeneillä.

Yhtiö harkitsee myös kehitystä keinotekoiset kohdut auttaa hoitamaan muokattuja alkioita ja mahdollisesti saattamaan ne loppuun. Vuonna 2017 keinokohdu synnytti terveen karitsan, ja tekokohdut ovat nyt kohti ihmiskokeita. Nämä järjestelmät vähentäisivät norsujen korvikkeiden tarvetta ja välttäisivät vaarantamasta niiden luonnollista lisääntymiskiertoa.

Tutkimus on esipainos, joten muut alan asiantuntijat eivät ole vielä tarkastaneet sen tuloksia. Monia kysymyksiä jää. Säilyttävätkö uudelleen ohjelmoidut solut esimerkiksi kantasolutilansa? Voidaanko ne muuttaa useiksi kudostyypeiksi pyynnöstä?

Mammutin elvyttäminen on Colossalin perimmäinen tavoite. Mutta tohtori Vincent Lynch Buffalon yliopistosta, joka on pitkään yrittänyt tehdä iPSC:itä norsuista, uskoo, että tulokset olisivat voineet laajempaa ulottuvuutta.

Norsut ovat erittäin vastustuskykyisiä syöpää vastaan. Kukaan ei tiedä miksi. Koska tutkimuksen iPSC:istä on poistettu TP53, syöpää suojaava geeni, ne voivat auttaa tutkijoita tunnistamaan geneettisen koodin, jonka avulla norsut voivat taistella kasvaimia vastaan ja mahdollisesti innostaa uusia hoitoja myös meille.

Seuraavaksi tiimi toivoo voivansa luoda uudelleen mammutin piirteitä - kuten pitkiä hiuksia ja rasvakerrostumia - solu- ja eläinmalleissa, jotka on valmistettu geenimuokatuista norsusoluista. Jos kaikki menee hyvin, he käyttävät samanlaista tekniikkaa kuin Dolly-lammas kloonattiin ensimmäisten vasikoiden synnyttämiseksi.

Siitä, voidaanko näitä eläimiä kutsua mammuteiksi, keskustellaan edelleen. Heidän genominsa ei täsmää vastaa sukupuuttoon kuolleita lajeja. Lisäksi eläinten biologia ja käyttäytyminen riippuvat voimakkaasti vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa. Ilmastomme on muuttunut dramaattisesti sen jälkeen, kun mammutit kuolivat sukupuuttoon 4,000 vuotta sitten. Arktinen tundra – heidän vanha kotinsa – sulaa nopeasti. Voivatko ylösnousseet eläimet sopeutua ympäristöön, johon he eivät ole sopeutuneet vaeltamaan?

Eläimet myös oppivat toisiltaan. Ilman elävää mammuttia, joka näyttää vasikalle, kuinka olla mammutti luonnollisessa elinympäristössään, se voi omaksua täysin erilaisen käyttäytymismallin.

Colossalilla on yleinen suunnitelma näiden vaikeiden kysymysten ratkaisemiseksi. Tällä välin työ auttaa projektia etenemään ilman, että norsuja vaarannetaan, mukaan Kirkko.

"Tämä on tärkeä askel" sanoi Ben Lamm, Colossalin perustaja ja toimitusjohtaja. "Jokainen askel vie meidät lähemmäksi pitkän aikavälin tavoitteitamme tuoda takaisin tämä ikoninen laji."

Kuva pistetilanne: Kolossaaliset biotieteet